EtherCAT特点详解

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1、EtherCAT特点详解 1.EtherCAT协议处理完全在硬件中进行协议ASIC可灵活配置。过程接口可从1位扩展到64kbyte。详见： 所以使得以太网可以直达端子模块：符合IEEE802.3标准的以太网协议无需附加任何总线即可访问各个设备。耦合设备中的物理层由100BASE-TX或–FX转换为E-bus，以满足电子端子排等模块化设备的需求。端子排内的E-bus信号类型（LVDS）并不是专用的，它还可用于10Gbit以太网。在端子排末端，物理总线特性被转换回100BASE-TX标准。 主板集成的以太网MAC足以

2、作为主站设备中的硬件使用。DMA（直接存储器存取）用于将数据传输到主内存，解除了CPU存取网络数据的负担。Beckhoff的多端口插卡中运用了相同的原理，它在一个PCI插槽中最多捆绑了4个以太网通道。  2.EtherCAT的性能EtherCAT使网络性能达到了一个新境界。1000个I/O的更新时间只需30µs，其中还包括I/O周期时间。单个以太网帧最多可进行1486字节的过程数据交换，几乎相当于12000个数字输入和输出，而传送这些数据耗时仅为300µs。与100个伺服轴的通讯每100µs执行一次。可在这一周期

3、时间内更新带有命令值和控制数据的所有轴的实际位置及状态，分布式时钟技术使轴的同步偏差小于1微秒。超高性能的EtherCAT技术可以实现传统的现场总线系统无法迄及的控制理念。这样，通过总线也可以形成超高速控制回路。以前需要本地专用硬件支持的功能现在可在软件中加以映射。巨大的带宽资源使得状态数据能够与任何数据并行传输。EtherCAT使通讯技术和现代工业PC所具有的超强计算能力相适应，总线系统不再是控制理念的瓶颈，分布式I/O可能比大多数本地I/O接口运行速度更快。这种网络性能优势在具有相对中等运算能力的小型控制器中

4、较为明显。EtherCAT周期时间如此之短，使得它可以在两个控制周期之间完成。因此，控制器总是能够获取最新的输入数据；输出以最小的延迟寻址。无需增强本身的运算能力，控制器的响应行为就能够得到显著改善。借助于从站硬件集成和网络控制器主站的直接内存存取，整个协议的处理过程都在硬件中得以实现，因此，完全独立于协议堆栈的实时运行系统、CPU性能或软件实现方式。1000个I/O的更新时间只需30µs，其中还包括I/O周期时间。单个以太网帧最多可进行1486字节的过程数据交换，几乎相当于12000个数字输入和输出，而传送这些

5、数据耗时仅为300µs。100个伺服轴的通讯也非常快速：可在每100µs中更新带有命令值和控制数据的所有轴的实际位置及状态，分布时钟技术使轴的同步偏差小于1微秒。而即使是在保证这种性能的情况下，带宽仍足以实现异步通讯，如TCP/IP、下载参数或上载诊断数据。超高性能的EtherCAT技术可以实现传统的现场总线系统无法迄及的控制理念。EtherCAT使通讯技术和现代工业PC所具有的超强计算能力相适应，总线系统不再是控制理念的瓶颈，分布式I/O可能比大多数本地I/O接口运行速度更快。EtherCAT技术原理具有可塑性

6、，并不束缚于100Mbps的通讯速率，甚至有可能扩展为1000Mbps的以太网。  简言之：EtherCAT的周期时间短，是因从站的微处理器不需处理以太网的封包。所有程序资料都是由从站控制器的硬件来处理。此特性再配合EtherCAT的机能原理，使得EtherCAT可以成为高性能的分散式I/O系统：包含一千个分散式数位输入/输出的程序资料交换只需30us，相当于在100Mbit/s的以太网传输125个字节的资料。读写一百个伺服轴的系统可以以10kHz的速率更新，一般的更新速率约为1–30kHz，但也可以使用较低的更

7、新速率，以避免太频繁的直接内存存取影响主站个人电脑的运作。 3.EtherCAT的拓扑总线形、树形或星型：EtherCAT支持几乎任何类型的拓扑结构。因此，由于现场总线而得名的总线结构或线型结构也可用于以太网，并且不受限于级联交换机或集线器的数量。最有效的系统连线方法是对线型、分支或树叉结构进行拓扑组合。因为所需接口在I/O模块等很多设备中都已存在，所以无需附加交换机。当然，仍然可以使用传统的、基于以太网的星型拓扑结构。还可以选择不同的电缆以提升连线的灵活性：灵活、经济的标准超五类以太网电缆可采用100BASE-

8、TX模式传送信号，两台设备之间的最大电缆长度为100m。还可通过交换机或介质转换器实现不同以太网连线（如不同的光纤和铜电缆）的完整组合。 信号变量可以根据每个电缆间距单独选择。由于连接的设备数量可高达65535，因此，网络的容量几乎没有限制。  简言之：EtherCAT使用全双工的以太网实体层，从站可能有二个或二个以上的埠。若设备没侦测到其下游有其他设备，从站的控制器会自